-
Die Erfindung betrifft eine Enteisungsvorrichtung für einen Sensor.
-
Im Stand der Technik sind verschiedene Enteisungs- und Reinigungsvorrichtungen für Sensoren bekannt. Dies können beispielsweise Enteisungsdüsen, Beschichtungen oder auch Heizelemente sein.
-
Es ist daher Aufgabe eine weitere Enteisungsvorrichtung bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Enteisungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Varianten der Enteisungsvorrichtung.
-
Die Enteisungsvorrichtung ist für die Enteisung eines Sensors ausgebildet. Ein Sensor im Sinne der Patentschrift kann eine Einheit sein, die Signale empfängt, oder aber auch ein System, welches ein zuvor ausgesendetes Signal wieder empfängt. Insbesondere ist ein solcher Sensor zur Ermittlung eines Abstands, einer Raumrichtung und / oder einer Geschwindigkeit eines Objekts innerhalb des Sichtbereichs ausgebildet. Der Sensor umfasst zumindest ein Detektionselement, welches das Signal empfängt und in ein weiterverarbeitbares elektronisches Signal umwandelt. Gegebenenfalls umfasst der Sensor auch ein Sendeelement, welches das zu empfangende Signal aussendet. Ein solcher Sensor kann akustische, optische oder auch elektromagnetische Signale nutzen. Günstigerweise handelt es sich um ein Radar- oder ein Lidar-System, welche als Sende- und Empfangssysteme eine Abstands- und Geschwindigkeitsmessung von Objekten innerhalb eines Sichtbereichs durchführt.
-
Der Sensor und die Enteisungsvorrichtung sind günstigerweise zur Ausbildung an einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Sensor der Bereitstellung von Fahrassistenzfunktionen und / oder autonomen Fahrfunktionen dient. Für den Sensor und auch die Enteisungsvorrichtung gelten entsprechend hohe Anforderungen an Funktion, Qualität und Bauraum.
-
Die Enteisungsvorrichtung umfasst ein Abdeckelement, welches einen Innenbereich von einem Außenbereich abtrennt. Der Außenbereich ist unmittelbar den Umwelteinflüssen ausgesetzt. Der Innenbereich ist günstigerweise ein umschlossener Bereich. Dies kann beispielsweise durch ein Gehäuse bereitgestellt werden. Das Gehäuse kann eine räumliche, eine spritzwassergeschützte, eine hermetische, eine gasdichte oder eine flüssigkeitsdichte Abtrennung bereitstellen. Insbesondere kann das Gehäuse ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Abdeckelement ist an dem Gehäuse ausgebildet oder ist ein Teil des Gehäuses.
-
Das Abdeckelement ist für die Signale des Sensors, insbesondere dessen Strahlung, durchlässig. Dies umfasst bei elektromagnetischer Strahlung zumindest den Wellenlängenbereich, innerhalb dem der Sensor arbeitet.
-
Des Weiteren ist an dem Abdeckelement eine Silber-Nano-Beschichtung ausgebildet, die ein Aufheizen des Abdeckelements ermöglicht.
-
Die Silber-Nano-Beschichtung ist ebenfalls für die Signale des Sensors durchlässig. Die Silber-Nano-Beschichtung ermöglicht dies unter anderem aufgrund deren geringer Dicke sowie der speziellen Nanostruktur. Die Silber-Nano-Beschichtung ist günstigerweise derart gewählt, dass zumindest 90% der eintreffenden Signale, insbesondere Strahlung oder Licht transmittiert wird. Mit besonderem Vorteil ist die Silber-Nano-Beschichtung durch Silber-Nanodrähte ausgeführt. Die Silber-Nano-Beschichtung wird durch elektrische Ansteuerung aufgeheizt. Die dadurch bereitgestellte Wärmeenergie wird an die Eis- oder Schneeschicht abgegeben, welche dadurch abgeschmolzen wird. Dies erfolgt günstigerweise durch anschmelzen einer untersten Schicht, sodass die Eis- oder Schneeschicht abrutschen oder abfallen kann. Die Dicke der Silber-Nano-Beschichtung ist vorteilhafterweise geringer als 50 µm. Die Silber-Nano-Beschichtung kann beispielsweise über von zwei Kupfer-Leiterplatten kontaktiert werden, die gemeinsam mit der Silber-Nano-Beschichtung aufgebracht sind. Dabei ist die Elektronik zur Steuerung der Heizfunktion vorzugsweise auf einer Platine ausgebildet, insbesondere auf der Hauptplatine des Sensors. Vorzugsweise wird die Silber-Nano-Beschichtung elektrisch mithilfe des Pulsweitenmodulationsverfahrens, auch unter dem Kürzel PWM bekannt, angesteuert.
-
Im Weiteren werden vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Enteisungsvorrichtung erläutert.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Silber-Nano-Beschichtung an einer Innenseite des Abdeckelements angeordnet ist.
-
Die Silber-Nano-Beschichtung heizt eine Außenseite des Abdeckelements indirekt. Das bedeutet, dass die Silber-Nano-Beschichtung die Wärmeenergie an das Abdeckelement abgibt, welches sodann die Außenseite aufheizt. Die Beschichtung ist dementsprechend nicht den Umwelteinflüssen des Außenbereichs ausgesetzt, wodurch die Anforderungen an deren Widerstandsfähigkeit geringer sind.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Silber-Nano-Beschichtung an einer Außenseite des Abdeckelements angeordnet ist.
-
Die Silber-Nano-Beschichtung heizt die Außenseite des Abdeckelements direkt. Insbesondere stellt die Silber-Nano-Beschichtung die Außenseite des Abdeckelements bereit. Die bereitgestellte Wärmeenergie wird direkt an der Eis- oder Schneeschicht bereitgestellt, um ein schnelles Abtauen zu ermöglichen. Insbesondere muss die Wärmeenergie nicht über das Abdeckelement geleitet werden, wodurch die benötigte Energie zum Enteisen geringer ist als bei einer Anordnung an der Innenseite. Die Silber-Nano-Beschichtung ist jedoch aufgrund der direkten Einwirkung der Umwelteinflüsse robuster ausgebildet, insbesondere mit stärkerer Beschichtungsdicke.
-
Unabhängig von der Anordnung der Silber-Nano-Beschichtung kann diese auf oder unterhalb einer anderen Beschichtung ausgebildet sein, beispielsweise eine schmutzabweisenden Beschichtung, welche einen Lotus Effekt bereitstellt. Eine solche weitere Beschichtung wird vorgeschlagen, um ein leichteres Ablösen der Eis- oder Schneeschicht zu ermöglichen.
-
Mit Vorteil weist die Enteisungsvorrichtung ein Gehäuse auf, an dem das Abdeckelement ausgebildet ist.
-
Das Abdeckelement ist insbesondere an dem Gehäuse befestigt, beispielsweise verklebt. Das Gehäuse ist beispielsweise einteilig oder mehrteilig ausgebildet. Insbesondere kann das Gehäuse den Sensor oder auch Teile des Sensors aufnehmen, also diese umschließen. Das Gehäuse kann beispielsweise durch ein Gehäuse des Sensors ausgebildet sein. Das Gehäuse stellt demnach als ein Bauteil das Gehäuse für Enteisungsvorrichtung und Sensor bereit.
-
Der Sensor umfasst ein Detektionselement, welches zumindest Signale detektiert. Das Abdeckelement kann hierbei durch ein signaldurchlässiges optisches Element, wie eine Linse oder ein Linsensystem ausgebildet sein, oder durch ein gesondertes Abdeckelement, welches gesondert für die Abtrennung des Außenbereichs von dem Innenbereich ausgebildet ist.
-
Günstigerweise umschließt das Gehäuse den Sensor. Insbesondere dichtet das Gehäuse den Sensor hermetisch ab.
-
Das Gehäuse der Enteisungsvorrichtung umschließt dabei das Gehäuse des Sensors.
-
Mit Vorteil ist das Gehäuse der Enteisungsvorrichtung zugleich das Gehäuse des Sensors.
-
Dementsprechend bildet das Gehäuse des Sensors auch das Gehäuse der Enteisungsvorrichtung aus. Das Gehäuse der Enteisungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an diesem das Abdeckelement befestigt ist. Das Abdeckelement stellt wiederrum eine Außenseite bereit, auf welche die Umwelteinflüsse einwirken.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Abdeckelement durch ein Bauteil des Sensors ausgebildet ist.
-
Das Abdeckelement stellt dementsprechend eine Funktion für die Enteisungsvorrichtung gleichzeitig auch für den Sensor bereit. Dies kann beispielsweise ein optisches Element wie eine Linse sein, welche einerseits eine optische Strahlführung und zudem die Silber-Nano-Beschichtung zur Enteisung bereitstellt.
-
Dementsprechend wird vorgeschlagen, dass das Abdeckelement durch ein optisches Element des Sensors ausgebildet ist.
-
Die Enteisungsvorrichtung wird im Weiteren beispielhaft anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Enteisungsvorrichtung mit Sensor;
- 2 eine weitere Enteisungsvorrichtung mit Sensor;
- 3 eine dritte Enteisungsvorrichtung mit Sensor.
-
In der 1 sind schematisch eine Enteisungsvorrichtung 10 und ein Sensor 12 dargestellt. Der Sensor 12 und die Enteisungsvorrichtung sind für die Nutzung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Sensor 12 der Bereitstellung von Fahrassistenzfunktionen oder von autonomen Fahrfunktionen dient.
-
Die Enteisungsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 14. Das Gehäuse ist mehrteilig mit einem unteren Gehäuseteil 14a und einem oberen Gehäuseteil 14b ausgebildet. An dem Gehäuse 14 ist ein Abdeckelement 16 ausgebildet, insbesondere an dem Gehäuseteil 14b. Das Abdeckelement 16 ist an dem Gehäuseteil 14b durch Verkleben befestigt. Zudem ist das Abdeckelement 16 durchsichtig für Signale des Sensors. Dies sind in diesem Fall elektromagnetische Strahlen im optischen Bereich.
-
Der Sensor 12 stellt in diesem Fall ein LIDAR System dar, welches ein Gehäuse 18, ein Sendeelement 20, ein Detektionselement 22, eine Sendeoptik 24 und eine Detektionsoptik 26 umfasst. Das Sendelement 20 sendet hierbei Signale in Form von elektromagnetischer Strahlung aus, welche über eine Optik 24 in einen bestimmten Raumwinkel abgelenkt werden. Ein Objekt 28 kann das Signal reflektieren, welches sodann von der Detektionsoptik 26 auf das Detektionselement 22 geleitet wird. Der Sensor ermittelt dementsprechend den Abstand und auch eine Relativgeschwindigkeit des Objekts 28. Beim Aussenden der Signale passiert dieses auch das Abdeckelement 16, welches für die Signale durchsichtig ist.
-
Das Abdeckelement 16 trennt einen Außenbereich A von einem Innenbereich I ab. Der Außenbereich A ist den Umwelteinflüssen ausgesetzt, wobei der Innenbereich I im Wesentlichen von den äußeren Umwelteinflüssen geschützt ist. Hier stellen das Gehäuse und das Abdeckelement eine hermetische Abtrennung bereit. An dem Abdeckelement 16 können sich entsprechend Schnee- oder Eisschichten bilden, welche die Signale des Sensors 12 nicht passieren können.
-
Eine an dem Abdeckelement 16 ausgebildete Silber-Nano-Beschichtung 30 ermöglicht ein Einbringen von Wärmeenergie, um die Schnee- oder Eisschicht abzutauen. Die Silber-Nano-Beschichtung 30 ist an eine Innenseite 16a des Abdeckelements angeordnet, wobei die Schnee-oder Eisschicht sich an der Außenseite 16b bildet. Die Silber-Nano-Beschichtung 30 bringt dementsprechend Wärme in das Abdeckelement 16 ein, welches sodann die Wärmeenergie an die Schnee- oder Eisschicht überträgt, wodurch ein Abtauen bereitgestellt wird. Die Silber-Nano-Beschichtung 30 ist über Leitungen 34 mit einer Elektronikeinheit 32 verbunden, die den Heizstrom bereitstellt.
-
Die Silber-Nano-Beschichtung 30 ist beispielsweise durch eine Silber-Nano-Draht-Struktur ausgebildet. Diese ist für die Signale des Sensors durchlässig, sodass die elektromagnetische Strahlung nicht beeinflusst wird. Zudem wird eine ausreichend große Heizleistung bereitgestellt. Die Silber-Nano-Beschichtung 30 weist eine Dicke von kleiner 50 µm auf.
-
Die Außenseite kann beispielweise mit einer zusätzlichen Beschichtung beschichtet sein, beispielsweise zur Bereitstellung eines Lotus Effekts, der eine einfachere Reinigung ermöglicht. Zudem kann dadurch ein leichteres Ablösen der Schnee- und Eisschicht ermöglicht werden.
-
Das Abdeckelement ist beispielsweise aus Polycarbonat wie Makrolon ausgebildet.
-
In der 2 ist eine weitere Variante der Enteisungsvorrichtung 10 dargestellt. Aufgrund der großen Ähnlichkeit der einzelnen Teile sind für Elemente mit derselben Funktion die gleichen Bezugszeichen gewählt wie in 1. Dies Ausführungen zu 1 gelten Sinngemäß, wobei im Folgenden die Unterschiede erläutert werden.
-
Die Silber-Nano-Beschichtung 30 ist in dieser Ausführungsvariante an der Außenseite 16b ausgebildet. Hierfür sind die Leitungen 34 zur Kontaktierung der Silber-Nano-Beschichtung 30 zwischen dem Abdeckelement 16 und dem Gehäuseteil 14b hindurchgeführt. Die Beschichtung ist dadurch im Außenbereich A angeordnet, wodurch diese den Umwelteinflüssen standhalten muss. Im Gegensatz dazu ist die im Innenbereich I ausgebildete Silber-Nano-Beschichtung 30 gemäß der 1 sehr gut von äußeren Einflüssen geschützt. Besonders Vorteilhaft ist bei der zweiten Variante jedoch, dass die von der Silber-Nano-Beschichtung 30 bereitgestellte Wärmeenergie direkt auf die Schnee- oder Eisschicht übertragen wird. Dadurch ist weniger Energie zum Abtauen notwendig und der Enteisungsvorgang läuft auch schneller ab. Abdeckelementseitig oder abdeckelementfern der Silber-Nano-Beschichtung können auch weitere Beschichtungen aufgebracht sein, die andere Funktionen bereitstellen, beispielsweise einen Lotuseffekt oder eine Schutzschicht für die Silber-Nano-Beschichtung 30.
-
Die 3 zeigt eine weitere Enteisungsvorrichtung 40 mit einem Sensor 42. Viele der Funktionen der Ausführungsvarianten nach 1 und 2 werden durch die Bauteile des Sensors 42 ausgebildet. Der Sensor 42 funktioniert auf dieselbe Weise wie in Bezug auf 1 beschrieben.
-
Der Sensor 42 bildet ein Gehäuse 44 aus, innerhalb dem die Komponenten des Sensors 42 ausgebildet sind. Dies sind unter anderem Hauptplatine 46 mit Sendeelement 48 und Detektionselement 50 sowie eine Sendeoptik 52 und eine Detektionsoptik 54. Die Optiken sind hierbei jeweils durch mehrere optische Elemente 56 ausgebildet.
-
Die optischen Elemente 56, die mit den Außenbereich A in Kontakt stehen stellen zugleich die Abdeckelemente 58 der Enteisungsvorrichtung 58 dar. An den Abdeckelementen 58 sind jeweils an einer Innenseite die Silber-Nano-Beschichtungen 60 aufgebracht. Die Funktion entspricht den Enteisungsvorrichtungen der 1 und 2. Die Silber-Nano-Beschichtungen 60 sind über Leitungen 64 mit der Elektronikeinheit 62 verbunden. Die Silber-Nano-Beschichtungen 60 können alternativ auch an einer Außenseite der Abdeckelemente ausgebildet sein. Auch die Ausführungen zu den anderen Varianten gelten Sinngemäß. Die Enteisungsvorrichtung 40 nach 3 stellt im Vergleich zu den anderen Varianten ein kompakteres System bereit.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Enteisungsvorrichtung
- 12
- Sensor
- 14
- Gehäuse (Enteisungsvorrichtung)
- 14a
- unteres Gehäuseteil
- 14b
- oberes Gehäuseteil
- 16
- Abdeckelement
- 16a
- Innenseite
- 16b
- Außenseite
- 18
- Gehäuse (Sensor)
- 20
- Sendeelement
- 22
- Detektionselement
- 24
- Sendeoptik
- 26
- Detektionsoptik
- 28
- Objekt
- 30
- Silber-Nano-Beschichtung
- 32
- Elektronikeinheit
- 34
- Leitung
- 40
- Enteisungsvorrichtung
- 42
- Sensor
- 44
- Gehäuse
- 46
- Hauptplatine
- 48
- Sendeelement
- 50
- Detektionselement
- 52
- Sendeoptik
- 54
- Detektionsoptik
- 56
- optisches Element
- 58
- Abdeckelement
- 60
- Silber-Nano-Beschichtung
- 62
- Elektronikeinheit
- 64
- Leitungen
- A
- Außenbereich
- I
- Innenbereich
